can總線的淺析canopen協(xié)議-文庫吧
2025-04-29 03:50 本頁面
【正文】 對象字典進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)CANopen通信，而功能部分由用戶根據(jù)應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)。 CANopen網(wǎng)絡(luò)的通信和管理都是通過不同的通信對象來完成的，為了能夠?qū)崿F(xiàn)通信，網(wǎng)絡(luò)管理，緊急情況處理等功能，CANopen規(guī)范定義了四類標(biāo)準(zhǔn)的通信對象： 進(jìn)程數(shù)據(jù)對象(PDO) 第一類通信對象為進(jìn)程數(shù)據(jù)對象。PDO被映射到單一的CAN幀中，使用所有的8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)域來傳輸應(yīng)用對象。每個(gè)PDO有一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)識符并且可能只被一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，但它可以被多于一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收，這種模式被稱之為生產(chǎn)者/消費(fèi)者通信模式。PDO可以通過多種模式傳送，內(nèi)部事件，外部時(shí)鐘，遠(yuǎn)程幀請求以及從特定節(jié)點(diǎn)接收到同步報(bào)文都可以啟動(dòng)PDO發(fā)送。 服務(wù)數(shù)據(jù)對象(SDO) 第二類通信對象為服務(wù)數(shù)據(jù)對象，該對象可以傳輸大于8個(gè)字節(jié)的配置信息。也就是說，SDO傳送協(xié)議允許傳送任意長度的對象。接收者將確認(rèn)收到的每個(gè)段信息，發(fā)送和接收者間將建立點(diǎn)對點(diǎn)的通信，稱之為客戶機(jī)/服務(wù)器模式。未來，CANopen將允許快速傳輸SDO，不必對傳送的每個(gè)段都進(jìn)行確認(rèn)，只要在整個(gè)對象傳送完畢后進(jìn)行確認(rèn)即可。 網(wǎng)絡(luò)管理對象(NMT) 第三類通信對象是網(wǎng)絡(luò)管理對象，包括節(jié)點(diǎn)警戒對象以及NMT對象。節(jié)點(diǎn)警戒對象是由NMT主節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程請求發(fā)送的帶有1字節(jié)數(shù)據(jù)的CAN幀，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)中包含1個(gè)觸發(fā)位以及7個(gè)用于表示節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的數(shù)據(jù)位。NMT主節(jié)點(diǎn)將周期性地發(fā)送節(jié)點(diǎn)警戒對象。發(fā)送周期(警戒時(shí)間)的長度在對象字典中規(guī)定并且可以通過SDO進(jìn)行配置。另外，系統(tǒng)還定義了生命警戒時(shí)間，NMT主節(jié)點(diǎn)要在生命警戒時(shí)間過后向NMT從節(jié)點(diǎn)發(fā)送遠(yuǎn)程請求。這種機(jī)制保證了即使NMT主節(jié)點(diǎn)不在了，系統(tǒng)中的其他節(jié)點(diǎn)也可以通過用戶定義的方式進(jìn)行回應(yīng)。 特殊功能對象 CANopen還為同步，緊急狀態(tài)表示以及時(shí)間標(biāo)記傳送定義了三個(gè)特定的對象。同步對象由同步制造者向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周期性廣播，該對象將提供基本的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘。當(dāng)設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)部錯(cuò)誤時(shí)，相關(guān)的一個(gè)緊急狀態(tài)客戶機(jī)將發(fā)送一個(gè)緊急狀態(tài)對象。時(shí)間標(biāo)記對象將為應(yīng)用設(shè)備提供公共的時(shí)間幀參考。 要理解CANopen規(guī)范，核心是要理解CANopen的設(shè)備模型和各類型的通信對象。掌握了這兩者后，通過利用各類標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備描述就可以開發(fā)出符合國際標(biāo)準(zhǔn)的CANopen設(shè)備了。 展望 最近一段時(shí)期，國內(nèi)開發(fā)、應(yīng)用CAN系統(tǒng)的人員正在逐漸增多，對CAN協(xié)議的研究也在不斷加深。在很多領(lǐng)域，如研制電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的863重大課題，已經(jīng)將CAN作為標(biāo)準(zhǔn)的車內(nèi)通信協(xié)議確定下來。電力，航天等部門也在CAN方面取得了不小的應(yīng)用成績。 在CAN應(yīng)用蓬勃發(fā)展的時(shí)候，我們也應(yīng)當(dāng)清醒地看到，盡管CAN協(xié)議在歐美已經(jīng)發(fā)展了20年，應(yīng)用層協(xié)議的發(fā)展也差不多有10年時(shí)間，還不能在應(yīng)用層的水平上進(jìn)一步深入，這不能不說是很遺憾的事情。另外，國內(nèi)研究、開發(fā)CAN協(xié)議，尤其是CAN高層協(xié)議的組織和人員還太少，這對CAN在中國的推廣是十分不利的，筆者誠切希望更多的有識之士能夠加入這一行列。最近在學(xué)習(xí)CANopen協(xié)議，遇到一些小知識點(diǎn)，查閱后作為補(bǔ)充，記錄在此，方便以后查詢，算是讀書筆記吧。一、CANopen協(xié)議中SYNC功能和使用 SYNC是CANopen管理各節(jié)點(diǎn)同步數(shù)據(jù)收發(fā)的一種方法，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，基于同步的PDO按照這個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收發(fā)。SYNC屬于生產(chǎn)/消費(fèi)型通訊方式，網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)SYNC生產(chǎn)者，一般有多個(gè)消費(fèi)者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符優(yōu)先級很高，一般設(shè)置為0x80，基本上除了NMT優(yōu)先級最高。SYNC生產(chǎn)者按照固定頻率發(fā)送SYNC報(bào)文，需要SYNC的節(jié)點(diǎn)(消費(fèi)者)將其接收并計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到節(jié)點(diǎn)相應(yīng)TPDO要求時(shí)，該TPDO映射的數(shù)據(jù)被發(fā)送(根據(jù)PDO傳輸類型也可能是映射數(shù)據(jù)更新)，此過程中SYNC生產(chǎn)者提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，各消費(fèi)者以節(jié)拍周期的倍數(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能。在CANopen網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SYNC要注意以下幾點(diǎn)：1. SYNC并不是主節(jié)點(diǎn)必須的功能，不一定要和NMT放在同一節(jié)點(diǎn)上，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可以在網(wǎng)絡(luò)中找一個(gè)任務(wù)較少、實(shí)時(shí)性好的節(jié)點(diǎn)來作為SYNC生產(chǎn)者，SYNC消費(fèi)者可以有多個(gè)，但是生產(chǎn)者同時(shí)只能有一個(gè)存在。2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報(bào)文盡可能短，目的是為了加快其傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)占用。3. SYNC發(fā)出后，需要發(fā)送數(shù)據(jù)的PDO要在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)間段叫做時(shí)間窗口(對象1006H指定)，要小于SYNC節(jié)拍周期，以便每個(gè)周期留一定時(shí)間來進(jìn)行其他類型的網(wǎng)絡(luò)通訊二、CANopen協(xié)議PDO的幾種傳輸方式由于PDO所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容是無協(xié)議的且分配的標(biāo)識符范圍較SDO靠前,因此,其效率和優(yōu)先級都是較高的,通常用于實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)的傳輸.PDO是生產(chǎn)/消費(fèi)類型的通訊方式,數(shù)據(jù)只有一個(gè)生產(chǎn)者(發(fā)送),但是消費(fèi)者(接收)可以有多個(gè),生產(chǎn)者和消費(fèi)者事先都已知道數(shù)據(jù)的類型和內(nèi)容(通過設(shè)置PDO映射來管理).對PDO通訊參數(shù)的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)四種通訊方式:1. ,可以定義收到幾個(gè)SYNC后觸發(fā)一次TPDO,在有SYNC的CANopen網(wǎng)絡(luò)中,SYNC就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍,一個(gè)溫度傳感器,一個(gè)物位傳感器,網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)HMI監(jiān)控終端來實(shí)時(shí)監(jiān)控三個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù),壓力傳感器可能檢測的是一個(gè)快速的壓力變化,那可以每隔200mS更新一次數(shù)據(jù),溫度可能需要1S更新一次數(shù)據(jù),物位可能5S更新一次數(shù)據(jù),(假設(shè)各傳感器的數(shù)據(jù)采集周期都比數(shù)據(jù)更新周期小,如果大的話數(shù)據(jù)更新快可能沒有意義,呵呵)現(xiàn)在我可以設(shè)置一個(gè)200mS周期的SYNC消息,壓力傳感器每收到一個(gè)SYNC就向HMI傳輸一次數(shù)據(jù),溫度傳感器可以每隔5個(gè)SYNC傳輸一次數(shù)據(jù),好管理,系統(tǒng)運(yùn)行效率高,適合周期性數(shù)據(jù)更新的應(yīng)用.2. ,我發(fā)一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求過去,對方在接收到請求后,把我要的數(shù)據(jù)給發(fā)過來,這種方式是在我需要的時(shí)候去主動(dòng)獲取.3. ,它是在本節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)周期發(fā)送,通過設(shè)置PDO參數(shù),定一個(gè)周期,每隔固定的時(shí)間向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一次PDO,它與SYNC無關(guān),在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中主要按照傳感器的數(shù)據(jù)采集速度和數(shù)據(jù)更新要求來設(shè)定定時(shí)周期.4. ,例如當(dāng)某個(gè)接著報(bào)警開關(guān)的開關(guān)量采集節(jié)點(diǎn)的報(bào)警狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),觸發(fā)一次PDO將報(bào)警狀態(tài)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上,特別適合系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)報(bào)警和重大事件的及時(shí)處理上.上面的幾種傳輸方式各有所長,在C
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